CZ712489A3 - Quick-acting analog-to-digital converter - Google Patents
Quick-acting analog-to-digital converter Download PDFInfo
- Publication number
- CZ712489A3 CZ712489A3 CS897124A CS712489A CZ712489A3 CZ 712489 A3 CZ712489 A3 CZ 712489A3 CS 897124 A CS897124 A CS 897124A CS 712489 A CS712489 A CS 712489A CZ 712489 A3 CZ712489 A3 CZ 712489A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- transistor
- inverter
- input
- emitter
- npn
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M7/00—Conversion of a code where information is represented by a given sequence or number of digits to a code where the same, similar or subset of information is represented by a different sequence or number of digits
- H03M7/14—Conversion to or from non-weighted codes
- H03M7/16—Conversion to or from unit-distance codes, e.g. Gray code, reflected binary code
- H03M7/165—Conversion to or from thermometric code
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
- H03M1/34—Analogue value compared with reference values
- H03M1/36—Analogue value compared with reference values simultaneously only, i.e. parallel type
- H03M1/361—Analogue value compared with reference values simultaneously only, i.e. parallel type having a separate comparator and reference value for each quantisation level, i.e. full flash converter type
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Description
Vynález se týká mžikového analogově číslicového převodníku, který je použitelný v integroaaných obvodech k rychlému převodu analogových na číslicovéveličiny, zejména v obrazové technice.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an instantaneous analog-to-digital converter which is useful in integrated circuits for the rapid conversion of analog to digital quantities, in particular in image technology.
Při současných možnostech rychlého číslicového zpracování dat existuje velká potřeba analogově číslicových převodníků, pracujících s extrémně vysokými rychlostmi.With the current possibilities of fast digital data processing, there is a great need for analog-to-digital converters operating at extremely high speeds.
Mžikové analogově číslicové převodníky jsou popsány v řadě literárních pramenů. Pro velmi vysoké rychlosti převodů se používá obvodů výlučně s bipolárními tranzistory, které však mají nevýhodu velmi vysokého ztrátového výkonu a velkou spotřebu místa. To vede k nízkým výtěžkům substrátů, a tedy k vysokým výrobním nákladům. Příklad takového měniče je popsán v německém spise DOS Č. 30 09 434.Flash analog-to-digital converters are described in a number of literary sources. For very high transmission speeds, circuits with exclusively bipolar transistors are used, but have the disadvantage of very high power dissipation and high space consumption. This leads to low substrate yields and hence high production costs. An example of such a transducer is described in German Patent No. 30 09 434.
Převodníky CMOS pro tento účel, které lze vyrobit s vyšším výtěžkem, nemají sice uvedené nevýhody, nedosahují však tak vysokých rychlostí převodu jako mžikové převodníky s bipolárními tranzistory. Důvodem pomalejší rychlosti převodu jsou doby zpoždění vyvolané dekódováním, které nabývají v obvodech MOS v důsledku použitých N-kanálových matic NOR poměrně vysokých hodnot. Kapacita bitových vedení, která je sama o sobě velká, se ještě zvětšuje parazitními kapacitami nezbytně velkých N-kanálových tranzistorů. To vede při vysokých rychlostech převodu k přídavné dynamické ztrátě výkonu. Použitím velkých N-kanálových tranzistorů je pro dekódo CMOS converters for this purpose, which can be produced with higher yields, do not have the disadvantages mentioned, but do not achieve as high transfer rates as instantaneous converters with bipolar transistors. The reason for the slower conversion rate is the delay times due to decoding, which are relatively high in MOS circuits due to the used N-channel NOR matrices. The capacity of the bit lines, which is itself large, is further increased by the parasitic capacities of the necessarily large N-channel transistors. This leads to an additional dynamic power loss at high transmission speeds. Using large N-channel transistors is for decode
-4.vací logiku značně omezena výhoda, kterou přináší prostorově úsporná technologie MOS. Mžikové převodníky tohoto typu jsou popsány v časopise IEEE JSSČ č. B,1986, str. 436 a další, a č. 6, 1986, str. 976 a další.The benefit of the space-saving MOS technology is greatly limited by logic logic. Instantaneous transducers of this type are described in IEEE JSSČ No. B, 1986, page 436 et seq., And No. 6, 1986, page 976 et seq.
V poslední době vešel ve známost technologický vývoj, který dává možnost integrovat bipolární a unipolární struktury do monolitického obvodu a tím spojit výhody obou struktur. Pro mžikové převodníky nebyly však ještě vyvinuty v technologii BICMOS žádné obvody, které by účinně využily výhod proti známým obvodům CMOS ke zmenšení dynamického ztrátového výkonu a k současnému zvýšení rychlosti převodu. Na tuto problematiku se poukazuje v časopise IEEE JSSC δ. 1, 1988, str. 5 a další.Recently, technological development has become known which gives the possibility to integrate bipolar and unipolar structures into a monolithic circuit and thus combine the advantages of both structures. However, for the instantaneous converters, no circuits have yet been developed in BICMOS technology that would effectively take advantage of known CMOS circuits to reduce dynamic power dissipation while increasing conversion speed. This issue is pointed out in IEEE JSSC δ. 1, 1988, p. 5 et seq.
Fčeíea vynálezu je vytvoři-t--rychíe-pra-cuýí ci v nizkoztráto^ý mžikový analogově čí sITcbvý/převOdiríkj^krtery| potřebuje n^pa-tmě místa-,—COŽ umnžřrn jp P-kenniai výrobu.Fčeíea invention embodies t - via flash-great-cuýí CI ^ y nizkoztráto instantaneous analogue or sITcbvý / převOdiríkj krtery ^ | it needs space in the dark, allowing for P-kenniai production.
ceýýceýý
analogově číslicový převodník, ktoyy-by· zajíštoval vysokou rychlost analogově čí slicovél^^převodu při~~nízkáBr~dynsB z-trátyóvém výkOnu a měl přitom malé řbzaěry.An analog-to-digital converter providing high speed analogue or slice conversion at low power loss and having small encoders.
Pod-s^arťa vynálezu spočívá-v tom,—že po-součinovém zpracování jsďgnálů z komparátorů a takXtovaciho signálu pómq-GMOS se vybudí dva N-kanálové tranzistorys odUdš fc fází. Tyto tranaiotory -ovládaji bázi tranzistoru-typuC-Ί mg >>According to the invention, two N-channel transistors from the two phases are excited after the processing of the signals from the comparators and the pM-GMOS signal. The base of transistor tranaiotory -ovládaji - typuC-Ί mg >>
Účelem vynálezu je vytvořit analogově číslicový převodník tak, ab3T zajištoval vysokou rychlost analogově číslicového převodu při nízkém dynamickém ztrátovém výkonu a měl přitom malá rozměry.The purpose of the invention to provide an analog to digital converter to T b3 ensure a high speed analog-to-digital conversion with low dynamic power dissipation and yet have small dimensions.
Předmětem vynálezu je mžikový analogově číslicový převodník, sestávající z komoarátorů, referenčních napětových děličů, hodin, dekódovací logiky a součinového obvodu. Podstata vynálezu spočívá v tor, že k výstupu součinového obvodu po sobě následujících komparátorů je připojen vstup invertoru CMOS a hradlová elektroda prvního K-kanálového tranzistoru., jehož emitor je uzemněn a jehož kolektor je spojen s bází prvního HPN-tranzistoru a s emitorovým přívodem. druhého N-kanálového tranzistoru; hradlová elektroda druhé/io M-kanálového tranzistoru je spojena s výstupem invertoru CMOS a kolektor druhého N-kanálového tranzistoru je spojen s kolektorem prvního NPN-tranzistoru, jehož emitor je uzemněn, a s emitorem druhého NPN-tranzistoru, jehož kolektor_ je.připojen ke svorce provozního napětí. Hodiny jsou soojeny s hodinovým vstupem součinového obvodu a se vstupem zoožóovacího invertoru, jehož výstup je připojen k bázi druhého NPN-tranzistoru.The subject of the invention is a instantaneous analog to digital converter consisting of komoarators, reference voltage dividers, a clock, a decoding logic and a product circuit. SUMMARY OF THE INVENTION The CMOS inverter input and the gate electrode of the first K-channel transistor, whose emitter is grounded and whose collector is connected to the base of the first HPN transistor and to the emitter lead, are connected to the output of the successive comparator circuit. a second N-channel transistor; the gate electrode of the second / io M-channel transistor is connected to the CMOS inverter output and the collector of the second N-channel transistor is connected to the collector of the first NPN-transistor whose emitter is grounded and to the emitter of the second NPN-transistor whose collector is connected operating voltage. The clock is connected to the clock input of the product circuit and the input of the input inverter whose output is connected to the base of the second NPN transistor.
-v-in
Rozlišovací schopnost mžikového pře vodníku určuje počet popsaných prvků, přičemž zpožďovací invertor a jím řízený jiPiiltřanžistoř'jé ječen pro /celý sloupec instice:”Také obvod : napájení hodin je jen jeden. Uspořádáním podle vynálezu- se dosahuje, že během fáze dekódování signálů kooparátoru se parazitní zatěžovací kapacita bitového vodiče vybije velmi rychle. Díky proudovému zesílení NPK-tra.nzistorů musí N-kanálové tranzistory dodávat jen velmi male řídicí proudy s mohou tedy být’ minimalizovány co do plochy. Současně při tom muže být zmenšena parazitní kapacita použitím poměrně malých MPN-tranzistorů pro- vybíjení bitového vodiče, což vede k snížení dynamického ztrátového výkonu. Zmenšená potřeba plochy NFN-transistorů je možná díky vyšší strmosti, vztažené na plochu, v porovnání s tranzistor;/ KOS. Kromě toho je v uspořádání podle vynálezu řídicí proud k vybíjení kapacity bitového vodiče přímo k dispozici z této kapacity a nevyžaduje žádné přídavné generování proudu báze. Zím se dále snižuje statický i dynamicky ztrátový výkon.The resolution of the instantaneous transducer determines the number of elements described, whereby the delay inverter and its controlled filtering is spelled for / the entire column of the installation: ”Also circuit : the clock power is only one. With the arrangement according to the invention, it is achieved that during the decoding phase of the cooparator signals, the parasitic loading capacity of the bit conductor discharges very quickly. Due to the current amplification of NPK transistors, N-channel transistors have to supply only very small control currents and can therefore be minimized in area. At the same time, the parasitic capacity can be reduced by using relatively small bit conductor discharge MPN transistors, which leads to a decrease in the dynamic power loss. The reduced surface area of the NFN transistors is possible due to the higher surface slope compared to the transistor / KOS. In addition, in the arrangement according to the invention, the control current for discharging the capacity of the bit conductor is directly available from that capacity and does not require any additional base current generation. By this, the static and dynamic power losses are further reduced.
Další výhody řešení podle vynálezu spočívá v tom, že použitím zpožďovacího- invertoru, který opět řídí KRK-tranzistor se umožňuje optimální taktovaná činnost pro snížení statického ztrátového výkonu při.současně velmi krátké nabíjecí době kapacity bitového vodiče, a velmi malé potřebné ploše. Tato opatření zvyšují rychlost převodu.Another advantage of the solution according to the invention is that the use of a delay inverter, which again controls the KRK transistor, allows optimum clocked operation to reduce static power loss at the same time with a very short charging time of the bit conductor capacity and a very small required area. These measures increase the conversion speed.
Na obrázku 1 je naznačena jedna řádka a jeden sloupec celkového maticového obvodu mžikového analogově číslicového přeIn Figure 1, one row and one column of the total matrix circuit of the instantaneous analog-to-digital front is indicated
-svod niku.-soda niche.
Výstupy tří komparátorů K, které jsou svým prvním' vstupem spojeny se vstupním- napětím IN ε druhým vstupem s napěťovými referenčními děliči R, vedou do součinového obvodu 1, jehož vstupy jsou mimoto spojeny s hodinami 8 a se vstupem zpožďovacího invertoru 6. Výstup součinového obvodu 1 je spojen se vstupem invertoru 2 CMOS, jehož výstup vede k hradlu druhého- Ν-kanálového tranzistoru 3, Jehož emitor je společně s kolektorem prvního N-kenálového trsnzistoru 4 připojen k bázi prvního NPN-trenzistoru' 5. -hradlová elektroda prvního N-kanálového tranzistoru 4 je spojena se vstupem invertoru 2 CMOS, zatímco jeho emitor je uzemněn.The outputs of the three comparators K, which by their first input are connected to an input voltage IN ε of the second input with voltage reference dividers R, lead to a power supply circuit 1, whose inputs are additionally connected to a clock 8 and a delayed inverter input 6. 1 is connected to the input of the CMOS inverter 2, the output of which leads to the gate of the second Ν-channel transistor 3, the emitter of which, together with the collector of the first N-kennel transistor 4, is connected to the base of the first NPN-trenzistor. the channel transistor 4 is coupled to the input of the CMOS inverter 2 while its emitter is grounded.
Kolektor druhého N-kenálového tranzistoru 1, kolektor prvního NPN-transistoru 5, jehož emitor je uzemněn, a. zatěžovací kondensátor C jsou snojeny s emitorem druhého NPH-transistoru 7, jehož kolektor je připojen k provoznímu napětí, a jeho báze je spojena s výstupem zpožďovacího invertoru 6.The collector of the second N-transistor 1, the collector of the first NPN-transistor 5, whose emitter is grounded, and the load capacitor C is fertilized with the emitter of the second NPH-transistor 7, whose collector is connected to operating voltage, and its base is connected to the output delay inverter 6.
Komparátory K jsou sa sebou zapojené porovnávací obvody, které v jednom kroku porovnávají vstupní napětí ns vstupuComparators K are comparative circuits, which in one step compare the input voltage ns of the input
Ϊ'Ϊ '
IN s referenčními hodnotami, které vytváří referenční napěťový dělič -R.Počet'komparátorů’K závisí na rozlišovací schopnosti převodníku. Teploměrový kód, generovaný komparátory, · je- pro číslicové' zpracování nevhodný a musí se proto přeměnit na jiný tvar kódu. Tento převod se realizuje v naznačeném provedení maticovým obvodem. Spojení tří za sebou jdoucich komparátorů s hodinami se provádí součinovým obvodem 1. Ten řídí invertor 2IN with reference values generated by the -R reference voltage divider. The number of 'comparators'K depends on the resolution of the converter. The thermometer code generated by the comparators is unsuitable for digital processing and must therefore be converted to another code form. This transmission is realized in the indicated design by a matrix circuit. The connection of three consecutive comparators to the clock is performed by the product circuit 1. This is controlled by the inverter 2
- ¢Cí.OS, který poskytuje negovaný signál. Výstup: invertoru 2 SKOS řídí druhý N-kenálový tranzistor 3, zatímco první N-kanálový tranzistor 4 je řízen součinovým obvodem 1. Během fáze dekódování hodinový signál z hodin 8 přes zpožďovací invertor 6 odpojí druhý BPP-tranzistor 7. První PPN-tranzistor 5 dostane v této fázi přes druhý P-kanálový tranzistor 3 bázový proud, který se odebere' jen ze zatěřovaeího kondenzátoru C, a svým kolektorovým proudem vybije zatěžovací kondenzátor 1. Píky vysokému proudovému zesílení prvního MPI1-tranzistoru 5 vý~ bití velmi rychlé a získá se· velmi krátká doba dekódování. Statický proud nevzniká, protože druhý NPK-tranzistor 7 je odpojen.- ¢ COS, which provides a negated signal. Output: SKOS inverter 2 controls the second N-channel transistor 3, while the first N-channel transistor 4 is controlled by the product circuit 1. During the decoding phase, the clock signal from clock 8 via delay inverter 6 disconnects the second BPP-transistor 7. First PPN-transistor 5 in this phase, it receives a base current through the second P-channel transistor 3, which is only taken from the capacitor C and discharges the capacitor 1 with its collector current. Due to the high current gain of the first MPI1 transistor 5 , · very short decoding time. Static current is not generated because the second NPK transistor 7 is disconnected.
S přepnutím signálu hodin jo připraveno dekódování nové snímané hodnoty. Přitom se přes spolčovací invertor 6 sepne druhý PPP-tranzistor 7 o rychle nabije zatěžovací denzátor C. První M-kanálový tranzistor 4 zavře .v tomto okí on— mžiku první NPM-tranzistor 5, takže zase nevzniká žádný static ký proud. Zpoždění invertoru 6 je nastaveno tak, že vypnutí •prvního NPP-tranzistoru 5 proběhne před zapnutím druhého PPI’tranzistoru 7, takže se minimalizuje dynamický ztrátový výkon.When the clock signal is switched, the new read value is decoded. In this case, the load capacitor C is quickly charged via the inverter 6, and the first M-channel transistor 4 closes at this instant the first NPM transistor 5, so that no static current is generated again. The delay of the inverter 6 is set so that the shutdown of the first NPP transistor 5 occurs before the second PPI 'transistor 7 is turned on, so that the dynamic power loss is minimized.
Claims (2)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD32324088A DD278237A1 (en) | 1988-12-16 | 1988-12-16 | FLASH ANALOG / DIGITAL CONVERTER |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ712489A3 true CZ712489A3 (en) | 1995-10-18 |
Family
ID=5605106
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CS897124A CZ712489A3 (en) | 1988-12-16 | 1989-12-15 | Quick-acting analog-to-digital converter |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
CZ (1) | CZ712489A3 (en) |
DD (1) | DD278237A1 (en) |
DE (1) | DE3938458A1 (en) |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4276543A (en) * | 1979-03-19 | 1981-06-30 | Trw Inc. | Monolithic triple diffusion analog to digital converter |
-
1988
- 1988-12-16 DD DD32324088A patent/DD278237A1/en active IP Right Grant
-
1989
- 1989-11-20 DE DE19893938458 patent/DE3938458A1/en active Granted
- 1989-12-15 CZ CS897124A patent/CZ712489A3/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3938458C2 (en) | 1991-01-17 |
DD278237A1 (en) | 1990-04-25 |
DE3938458A1 (en) | 1990-06-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4616146A (en) | BI-CMOS driver circuit | |
KR920009719B1 (en) | Switching circuit | |
JP4853445B2 (en) | A / D conversion circuit, solid-state imaging device, and camera system | |
US4649294A (en) | BIMOS logic gate | |
EP0419278B1 (en) | Analogue-to-digital converters | |
US4682054A (en) | BICMOS driver with output voltage swing enhancement | |
JP2000509925A (en) | Method and apparatus for converting an analog current to a digital signal | |
EP0886377B1 (en) | A chopper-type voltage comparator | |
CN108777579B (en) | Grid voltage bootstrapping switch | |
CN108599770B (en) | Asynchronous clock generation circuit suitable for 2-bit-per-cycle SAR ADC | |
US4882534A (en) | Bipolar-complementary metal oxide semiconductor inverter | |
CN111245413A (en) | High-speed high-linearity grid voltage bootstrap switch circuit | |
US10461763B2 (en) | Double data rate time interpolating quantizer with reduced kickback noise | |
US20020017927A1 (en) | Data output circuit having first and second sense amplifiers | |
JP2001144600A (en) | Input/output buffer for semiconductor integrated circuit compatible with multi-power supply | |
CZ712489A3 (en) | Quick-acting analog-to-digital converter | |
KR102588939B1 (en) | Analog-to-digital converters for image sensors | |
KR20120013121A (en) | Analog-to-Digital Converter sharing capacitors and amplifiers | |
Chen et al. | A low-kickback-noise latched comparator for high-speed flash analog-to-digital converters | |
JPH11308111A (en) | A/d converter | |
JPH0638573B2 (en) | Semiconductor integrated circuit device | |
van Bavel | A 325 MHz 3.3 V 10-bit CMOS D/A converter core with novel latching driver circuit | |
KR940000252Y1 (en) | Cmos nand gate | |
Zhang et al. | A low power high resolution ROIC design with 14-bit column-level ADC for 384× 288 IRFPA | |
Zhou et al. | A low power 16-bit 50MS/s pipeline ADC with 104dB SFDR in 0.18 μm CMOS |